概述

反式-1,1,1,3-四氟丙烯又名反式-1,3,3,3-四氟丙烯，分子式為C₃H₂F₄，分子量為114.04，常溫常壓下為無色氣體。該物質(zhì)ODP（臭氧消耗潛勢）為零，GWP（全球增溫潛勢）值為6，具有優(yōu)良的物化性能，可廣泛用作制冷劑，發(fā)泡劑，氣霧劑，清洗劑及拋射劑等[1]。

應(yīng)用實(shí)例

文獻(xiàn)報(bào)道了一種采用環(huán)保制冷劑的離心式冷水機(jī)組，該離心式冷水機(jī)組所用環(huán)保制冷劑包含四種組分，其中四種組分為1,1,1,2四氟乙烷(R134a)，3,3,3三氟丙烯(R1243zf)，三氟甲基甲基醚(RE143a)，2,3,3,3四氟丙烯(R1234yf)，反式-1,1,1,3-四氟丙烯(R1234ze(E))，1,1二氟乙烷(R152a)以及1,1,1,2,2五氟乙烷(R125)的其中任意四種。本發(fā)明中采用的環(huán)保制冷劑的GWP小于等于600，ODP為0，低可燃或不可燃，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢，采用環(huán)保制冷劑的離心式冷水機(jī)組不需要更改裝置，能夠替代常用的R134a制冷劑，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保的工作[2]。

合成方法

方法一

以CF₃CHClCHCl₂和無水氟化氫為原料反應(yīng)生成CF₃CHClCHFCl，反應(yīng)壓力為0.2～1.0MPa，反應(yīng)溫度為50～100℃，反應(yīng)時(shí)間為6～8小時(shí)；將CF₃CHClCHFCl分餾提純后與金屬元素單質(zhì)在極性溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，摩爾比為1:1.3～1:2，反應(yīng)溫度為70～150℃，反應(yīng)壓力為0.5～1.5MPa。將制得的產(chǎn)物蒸去溶劑后移至另一反應(yīng)器，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至200～300℃即得反式-1,1,1,3-四氟丙烯。該制備方法的反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力低，易于控制和推廣，其立體選擇性高，比例占最終產(chǎn)物的90%以上，具有強(qiáng)勁的市場競爭力[3]。

方法二

在催化劑存在下，在氣相中，將1,1,1,3,3-五氟丙烷進(jìn)行脫氟化氫反應(yīng)可用來生產(chǎn)反式-1,1,1,3-四氟丙烯。該方法的特征在于使用通過金屬氧化物或活性炭負(fù)載鋯化合物的鋯化合物負(fù)載催化劑[4]。

有關(guān)研究

SF₆因其優(yōu)異的絕緣性能和滅弧能力在氣體絕緣輸配電設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，但SF₆溫室效應(yīng)極強(qiáng)，對(duì)環(huán)境的危害極大，因此找到一種替代SF6的氣體具有重要意義。近年來，反式-1,1,1,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))由于具有良好的環(huán)保特性和絕緣性能而受到關(guān)注，為了充分掌握該氣體的絕緣性能和分解特性，科研人員探究了HFO-1234ze(E)/N₂和HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的直流和工頻擊穿特性，并從理論上研究了電力設(shè)備中含微量水時(shí)HFO-1234ze(E)的微觀分解特性。

首先，在不同電場中分別對(duì)HFO-1234ze(E)/N₂和HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體開展了直流擊穿試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在稍不均勻電場中，反式-1,1,1,3-四氟丙烯(HFO-1234ze(E))占比較高的HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的正，負(fù)極性直流擊穿電壓更高，且0.3MPa下30%HFO-1234ze(E)/70%CO₂混合氣體的正，負(fù)極性直流擊穿電壓分別為0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的1.26倍和1.15倍。在極不均勻電場中，HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的正極性直流擊穿電壓較高，且0.3MPa下20%HFO-1234ze(E)/80%CO₂混合氣體的正極性直流擊穿電壓為0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的1.81倍，而HFO-1234ze(E)/N₂混合氣體的負(fù)極性直流擊穿電壓較高，且30%HFO-1234ze(E)/70%N₂混合氣體的負(fù)極性直流擊穿電壓為0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的1.80倍。在極不均勻電場中，隨著氣壓和HFO-1234ze(E)占比的升高，HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的正極性直流擊穿電壓出現(xiàn)了嚴(yán)重飽和現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了輕微的下降趨勢。

其次，對(duì)HFO-1234ze(E)/N₂和HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的工頻擊穿特性進(jìn)行了探究。試驗(yàn)結(jié)果表明，無論是在稍不均勻電場還是極不均勻電場中，HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的工頻擊穿電壓均高于HFO-1234ze(E)/N₂混合氣體，且稍不均勻電場和極不均勻電場中0.3MPa的30%HFO-1234ze(E)/70%CO₂混合氣體的工頻擊穿電壓分別是0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的1.10倍和1.77倍。通過比較30%HFO-1234ze(E)/70%N₂混合氣體和0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的擊穿電壓數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)30%HFO-1234ze(E)/70%N₂混合氣體對(duì)電場不均勻性的敏感程度小于0.15MPa下的30%SF₆/70%N₂混合氣體。從整體上來看，HFO-1234ze(E)/CO₂混合氣體的絕緣強(qiáng)度更高，且在擊穿后所產(chǎn)生的固體產(chǎn)物更少。綜合考慮固體產(chǎn)物析出量，絕緣強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等因素，氣壓為0.25MPa-0.3MPa的30%HFO-1234ze(E)/70%CO₂混合氣體具有替代0.15MPa下30%SF₆/70%N₂混合氣體的潛力[5]。該研究用一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了反式-1,1,1,3-四氟丙烯在絕緣材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

參考文獻(xiàn)

[1]楊志強(qiáng),李晨,郝志軍,等.反式1,3,3,3-四氟丙烯的飽和蒸汽壓研究[C]//中國化學(xué)會(huì)第十四屆全國氟化學(xué)會(huì)議.0.

[2]于艷翠,趙桓,雷佩玉,等.一種采用環(huán)保制冷劑的離心式冷水機(jī)組:CN201910863320.2[P].CN110645743A.

[3]方海滔,金堅(jiān)勇,陳偉,等.一種反式-1,3,3,3-四氟丙烯的制備方法.2016.

[4]佐久冬彥,日比野泰雄.用于生產(chǎn)1,3,3,3-四氟丙烯的方法:CN200780021179.7[P].DOI:CN101466656 A.

[5]甘輝.環(huán)保型絕緣氣體HFO-1234ze(E)絕緣特性及含微水情況下分解特性研究[D].湖南大學(xué),2022.